大体积混凝土原材料的选取和施工中的质量控制.pdf
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1、K1+478K1+478K1+5888K1+5888 段左侧片石混凝土挡土墙第段左侧片石混凝土挡土墙第 1 1 部分部分大体积混凝土原材料的选取和施工中的质量控制师元师元(南通晟昰建材有限公司,南通,(南通晟昰建材有限公司,南通,226500226500)摘要:主要介绍了大体积混凝土生产原材料的选取及质量的控制,在此配主要介绍了大体积混凝土生产原材料的选取及质量的控制,在此配合比设计中引用了活性矿物掺合料,以降低水泥用量,并通过严格的质量控制合比设计中引用了活性矿物掺合料,以降低水泥用量,并通过严格的质量控制措施,有效的解决大体积混凝土的泌水因水化热太大或者骨料含泥量造成的措施,有效的解决大体
2、积混凝土的泌水因水化热太大或者骨料含泥量造成的裂缝因施工不连续造成施工缝以及浇注时因过振或漏振造成的局部强度不裂缝因施工不连续造成施工缝以及浇注时因过振或漏振造成的局部强度不足,因过早拆模影响其结构承载力和外观质量缺陷等。足,因过早拆模影响其结构承载力和外观质量缺陷等。关键词:大体积混凝土大体积混凝土 原材料选取原材料选取 泌水泌水 水化热水化热掺合料掺合料 质量控制质量控制前言:随着商品混凝土在我国大城市的迅速发展,一些高层建筑基础越来前言:随着商品混凝土在我国大城市的迅速发展,一些高层建筑基础越来越多的使用施工迅速及时又能保证质量和降低劳动消耗的商品混凝土。这越多的使用施工迅速及时又能保证
3、质量和降低劳动消耗的商品混凝土。这些结构的特点是体积大厚度大一般都在几千些结构的特点是体积大厚度大一般都在几千 mm3 3厚度厚度 1-3m1-3m 以上,而且对混以上,而且对混凝土各项性能指标要求较高。因此要求在配合比设计上除了考虑混凝土标号凝土各项性能指标要求较高。因此要求在配合比设计上除了考虑混凝土标号和易性和可泵性外,还必须得考虑混凝土凝结时间,水化热,坍落度损失等因和易性和可泵性外,还必须得考虑混凝土凝结时间,水化热,坍落度损失等因素。这样才能保证混凝土的质量,有效防止实体各种质量问题的产生,从而使素。这样才能保证混凝土的质量,有效防止实体各种质量问题的产生,从而使整个工程高效率高质
4、量完成。整个工程高效率高质量完成。一一.原材料的控制:原材料的控制:1.1.水泥的选择:水泥的选择:水泥在混凝土中,起着重中之重的地位。水泥质量的好坏对混凝土的质量水泥在混凝土中,起着重中之重的地位。水泥质量的好坏对混凝土的质量起着决定性的作用。而起着决定性的作用。而 其其 水水 化化 热热,凝凝 结结 时时 间间 等等 在在 大大 体体 积积 混混 凝凝 土土 应应 用用中中 更更 应应 该该 着着 重重 考考 虑虑 到到 其其 对对 混混 凝凝 土土 施施 工工 中中 的的 影影 响响。在在 大大 体体 积积 混混 凝凝 土土施施 工工 中中,水,水 化化 热热 低低 可可 以以 有有 效
5、效 的的 避避 免免 因因 水水 化化 裂裂 缝缝 的的 产产 生生,而,而 凝凝 结结 时时间间 长长 段段 也也 是是 有有 效效 避避 免免 施施 工工 冷冷 缝缝 产产 生生 的的 一一 项项 措措 施施。在在 大大 体体 积积 混混 凝凝 土土配配 置置 中中,当不考虑掺掺合料(矿粉粉煤灰)时应当优先选择矿渣硅酸盐水泥当不考虑掺掺合料(矿粉粉煤灰)时应当优先选择矿渣硅酸盐水泥以降低混凝土水化反应热,当掺掺合料时应当优先考虑普通硅酸盐水泥,水泥以降低混凝土水化反应热,当掺掺合料时应当优先考虑普通硅酸盐水泥,水泥强度等级的选择应与混凝土设计强度等级相适应。原则上当配制高强度等级的强度等级
6、的选择应与混凝土设计强度等级相适应。原则上当配制高强度等级的混凝土时,宜选用高标号的水泥,配制低强度等级混凝土时,宜选用低标号的混凝土时,宜选用高标号的水泥,配制低强度等级混凝土时,宜选用低标号的水泥。在选择水泥品种和标号时,应做到技术上可行,经济上合理,同时又兼水泥。在选择水泥品种和标号时,应做到技术上可行,经济上合理,同时又兼1 1页脚内容页脚内容K1+478K1+478K1+5888K1+5888 段左侧片石混凝土挡土墙第段左侧片石混凝土挡土墙第 1 1 部分部分顾耐久性。若用低标号水泥配制高强度的混凝土,要满足混凝土强度要求,必顾耐久性。若用低标号水泥配制高强度的混凝土,要满足混凝土强
7、度要求,必须增加水泥用量,不经济,同时混凝土易出现干缩裂缝等劣化现象。反之,若须增加水泥用量,不经济,同时混凝土易出现干缩裂缝等劣化现象。反之,若用高标号水泥配制低强度的混凝土时,强度固然能得到保证,却容易出现混凝用高标号水泥配制低强度的混凝土时,强度固然能得到保证,却容易出现混凝土和易性不佳的状况,而要满足施工泵送要求增加水泥用量就造成了不必要的土和易性不佳的状况,而要满足施工泵送要求增加水泥用量就造成了不必要的浪费。因此,配制大体积混凝土,其水泥的各项技术指标必须符合浪费。因此,配制大体积混凝土,其水泥的各项技术指标必须符合GBGB 175-2007175-2007的的 相相 关关 规规
8、定定。2.2.粗细骨料(碎石粗细骨料(碎石.黄砂)的选取:黄砂)的选取:混凝土中骨料的体积约占混凝土体积的混凝土中骨料的体积约占混凝土体积的 7070,骨料对混凝土的性能具有十,骨料对混凝土的性能具有十分重要的影响。砂石中常含有一些有害杂质,如配制混凝土的天然砂。石中常分重要的影响。砂石中常含有一些有害杂质,如配制混凝土的天然砂。石中常含有淤泥、粘土等附着在骨料表面,妨碍了水泥与骨料的粘结,增加了用水量,含有淤泥、粘土等附着在骨料表面,妨碍了水泥与骨料的粘结,增加了用水量,降低了混凝土的强度抗渗性和耐磨性,并增加了混凝土的干缩,造成混凝土降低了混凝土的强度抗渗性和耐磨性,并增加了混凝土的干缩,
9、造成混凝土泌水等。砂中的云母呈薄片状,表面光滑与水泥粘结不牢,影响了混凝土之间泌水等。砂中的云母呈薄片状,表面光滑与水泥粘结不牢,影响了混凝土之间的粘结。有机杂质(硫化物和硫酸盐)对水泥产生腐蚀,与水泥水化后的产物的粘结。有机杂质(硫化物和硫酸盐)对水泥产生腐蚀,与水泥水化后的产物反应生成钙矾石,使混凝土体积膨胀结构破坏,严重时能导致混凝土结构开裂反应生成钙矾石,使混凝土体积膨胀结构破坏,严重时能导致混凝土结构开裂等。石子的颗粒级配与粒型对混凝土的和易性和强度性能有比较显著的影响。等。石子的颗粒级配与粒型对混凝土的和易性和强度性能有比较显著的影响。颗粒级配差的石子空隙率增大,在浆体量一定的情况
10、下,填充孔隙的砂浆多而颗粒级配差的石子空隙率增大,在浆体量一定的情况下,填充孔隙的砂浆多而包裹石子的砂浆变少,针片状碎石还增加了新拌混凝土在流动过程中的摩擦阻包裹石子的砂浆变少,针片状碎石还增加了新拌混凝土在流动过程中的摩擦阻力,使混凝土的包裹性、粘聚性变差,从而不利于泵送与施工,影响混凝土强力,使混凝土的包裹性、粘聚性变差,从而不利于泵送与施工,影响混凝土强度等。因此,生产大体积混凝土时要保证连续的石子级配,而且要严格控制其度等。因此,生产大体积混凝土时要保证连续的石子级配,而且要严格控制其有害杂质的含量。有害杂质的含量。根据实践经验一般情况下中砂比细砂每立方米混凝土减少用水量根据实践经验一
11、般情况下中砂比细砂每立方米混凝土减少用水量20-25Kg20-25Kg左右,使用级配较好的中砂还能相应减少水泥左右,使用级配较好的中砂还能相应减少水泥 25-30Kg25-30Kg(因为细砂比表面积比粗(因为细砂比表面积比粗砂大的多,使用细砂时为了满足施工要求的和易性必须增加单位水泥的用量,砂大的多,使用细砂时为了满足施工要求的和易性必须增加单位水泥的用量,以提高水泥浆对骨料的包裹性)以提高水泥浆对骨料的包裹性),且使用中砂能减少混凝土泌水增加和易性保,且使用中砂能减少混凝土泌水增加和易性保水性等。因此,生产大体积混凝土时宜采用颗粒级配比较好的区中砂,一方水性等。因此,生产大体积混凝土时宜采用
12、颗粒级配比较好的区中砂,一方面可减少单位体积用水量和水泥用量,另一方面可避免因使用细砂而造成泌水面可减少单位体积用水量和水泥用量,另一方面可避免因使用细砂而造成泌水和易性不良保水性差等。和易性不良保水性差等。综上所述:用于大体积的混凝土要严格控制其含泥量有害杂质含量宜综上所述:用于大体积的混凝土要严格控制其含泥量有害杂质含量宜使用连续级配的石子区中砂等,使用连续级配的石子区中砂等,其相关指标应当符合其相关指标应当符合 JGJ52-2006JGJ52-2006 普通混凝普通混凝2 2页脚内容页脚内容K1+478K1+478K1+5888K1+5888 段左侧片石混凝土挡土墙第段左侧片石混凝土挡土
13、墙第 1 1 部分部分土用砂石质量及检验方法标准土用砂石质量及检验方法标准3.3.混凝土拌合用水的选择:混凝土拌合用水的选择:水是混凝土的主要组成材料之一,混凝土拌合用水的质量直接影响着混凝水是混凝土的主要组成材料之一,混凝土拌合用水的质量直接影响着混凝土的质量,水中的有害杂质不仅能造成混凝土中钢筋的腐蚀,而且还能影响混土的质量,水中的有害杂质不仅能造成混凝土中钢筋的腐蚀,而且还能影响混凝土的正常凝结硬化等。因此生产大体积混凝土时要严格控制其水中的有害杂凝土的正常凝结硬化等。因此生产大体积混凝土时要严格控制其水中的有害杂质含量,其各项指标应符合质含量,其各项指标应符合 JGJ632006JGJ
14、632006混凝土用水标准的相关规定,一般大混凝土用水标准的相关规定,一般大体积混凝土拌合用水宜选用自来水。体积混凝土拌合用水宜选用自来水。4 4合理掺加矿物活性掺合料:合理掺加矿物活性掺合料:矿物活性掺合料中以二氧化硅、三氧化二铝为主要成分,目前矿物掺合料矿物活性掺合料中以二氧化硅、三氧化二铝为主要成分,目前矿物掺合料已是调整混凝土性能、配制大体积混凝土、高强度混凝土、高性能混凝土等不已是调整混凝土性能、配制大体积混凝土、高强度混凝土、高性能混凝土等不可缺少的组成材料,用于改善混凝土的各项性能,降低了水化热。既提高了混可缺少的组成材料,用于改善混凝土的各项性能,降低了水化热。既提高了混凝土的
15、耐久性能又节约了水泥用量,从而满足了其技术经济性要求。其常用的凝土的耐久性能又节约了水泥用量,从而满足了其技术经济性要求。其常用的矿物掺合料有粉煤灰、矿粉等等。矿物掺合料有粉煤灰、矿粉等等。粉煤灰的掺入能增大浆体体积(粉煤灰的密度较水泥小,等量的粉煤灰取粉煤灰的掺入能增大浆体体积(粉煤灰的密度较水泥小,等量的粉煤灰取代等量的水泥其粉煤灰的体积比水泥体积大)代等量的水泥其粉煤灰的体积比水泥体积大),大量的浆体能更好的包骨料表,大量的浆体能更好的包骨料表面,填充骨料间的空隙,从而起到优化混凝土孔结构的作用,减少浆体与骨料面,填充骨料间的空隙,从而起到优化混凝土孔结构的作用,减少浆体与骨料间的摩擦更
16、好的改善混凝土的和易性,使混凝土拌合物具有更好的粘聚性和可间的摩擦更好的改善混凝土的和易性,使混凝土拌合物具有更好的粘聚性和可塑性。同时,粉煤灰作为取代水泥的材料,在同样的稠度下能使混凝土的用水塑性。同时,粉煤灰作为取代水泥的材料,在同样的稠度下能使混凝土的用水量不同程度的降低。更重要的是掺粉煤灰后,混凝土的抗渗,抗裂等耐久性也量不同程度的降低。更重要的是掺粉煤灰后,混凝土的抗渗,抗裂等耐久性也得到提高。而且对混凝土后期强度的发展也做出很大的贡献,掺粉煤灰后可以得到提高。而且对混凝土后期强度的发展也做出很大的贡献,掺粉煤灰后可以延缓混凝土水化热峰值,使其在混凝土硬化过程中,水泥的水化得到充分发
17、挥,延缓混凝土水化热峰值,使其在混凝土硬化过程中,水泥的水化得到充分发挥,避免混凝土水化过程导致的一系列裂缝的产生。避免混凝土水化过程导致的一系列裂缝的产生。大量的研究和工程实践结果表明:用矿渣粉掺合料配制混凝土时,不仅可大量的研究和工程实践结果表明:用矿渣粉掺合料配制混凝土时,不仅可以大比例地替代水泥,而且所配制的混凝土力学性能优良、坍落度经时损失小、以大比例地替代水泥,而且所配制的混凝土力学性能优良、坍落度经时损失小、水化热低、耐腐蚀性能优良、矿渣粉的大量应用还改变了以往仅以粉煤灰为主水化热低、耐腐蚀性能优良、矿渣粉的大量应用还改变了以往仅以粉煤灰为主要掺合料的局限性。目前矿渣掺合料在世界
18、各地的混凝土工程使用实例多得数要掺合料的局限性。目前矿渣掺合料在世界各地的混凝土工程使用实例多得数不胜数,例:加拿大多伦多不胜数,例:加拿大多伦多 ScotiaScotia 大厦,大厦,6868 层,高层,高 275275 米,它是世界上第一栋米,它是世界上第一栋用含高炉矿渣的用含高炉矿渣的 C70C70 高性能混凝土建造的高层建筑。日本明石海峡大桥的混凝高性能混凝土建造的高层建筑。日本明石海峡大桥的混凝土也掺有大量的矿渣粉。笔者所参加的熔盛造船厂土也掺有大量的矿渣粉。笔者所参加的熔盛造船厂 2#2#号船坞坞室底板号船坞坞室底板(2008(2008 年年 7 73 3页脚内容页脚内容K1+47
19、8K1+478K1+5888K1+5888 段左侧片石混凝土挡土墙第段左侧片石混凝土挡土墙第 1 1 部分部分月月),设计要求,设计要求 C30S8C30S8 混凝土,总方量混凝土,总方量 65000m365000m3,底板厚,底板厚 2.32.3 米,分米,分 3030 个施工板个施工板块,最大混凝土浇筑板块方量为块,最大混凝土浇筑板块方量为 3200m3200m3 3,属大体积混凝土,掺用,属大体积混凝土,掺用 S95S95 型矿渣粉型矿渣粉25%25%,许许多多其它的工程实例在这里就不一一细数。,许许多多其它的工程实例在这里就不一一细数。我司经过大量的试验论证后,自我司经过大量的试验论证
20、后,自 20042004 年夏开始使用矿渣粉作为活性掺合料年夏开始使用矿渣粉作为活性掺合料和粉煤灰双掺广泛应用于混凝土中,应用后混凝土的各项性能均得到了显著的和粉煤灰双掺广泛应用于混凝土中,应用后混凝土的各项性能均得到了显著的改善。改善。使用材料简介:使用材料简介:水水 泥:磊达,泥:磊达,P.O42.5P.O42.5中中 砂:浙江闽侯,砂:浙江闽侯,f=2.5f=2.5碎碎 石:石:安徽南陵安徽南陵 5-25mm5-25mm 外加剂:外加剂:山西凯迪建材有限公司山西凯迪建材有限公司 KD-2KD-2 型缓凝型复型缓凝型复合减水剂合减水剂(萘系萘系)矿渣粉:张家港沙钢集团有限公司矿渣粉:张家港
21、沙钢集团有限公司 S95S95 型型粉煤灰:南通华能发电厂,级粉煤灰:南通华能发电厂,级控制所有试配坍落度一致达到控制所有试配坍落度一致达到 14010 mm14010 mm,粉煤灰和矿渣按不同比例,粉煤灰和矿渣按不同比例双掺或不掺时的混凝土节约水泥用量及性能对比试验(见表双掺或不掺时的混凝土节约水泥用量及性能对比试验(见表 1 1、表、表 2 2)表表 1 1:不掺、双掺(粉煤灰、矿渣):不掺、双掺(粉煤灰、矿渣)C30C30 混凝土配合比(混凝土配合比(0 0 号为对比组)号为对比组)序序号号每一立方米材料用量(每一立方米材料用量(KgKg)水水泥泥313313矿矿渣渣-粉粉煤灰煤灰-1
22、10505-1 10505砂砂石石1021025 51021025 51021025 51021025 5水水外外加剂加剂4.34.38 84.94.97 74.94.97 74.94.97 70 08108101801801 1250250-8108101801802 22502501051058108101801803 322022030308108101801804 4页脚内容页脚内容K1+478K1+478K1+5888K1+5888 段左侧片石混凝土挡土墙第段左侧片石混凝土挡土墙第 1 1 部分部分4 421021060608 80 09 94 44 40 0815815102102
23、5 51021025 51021025 51801804.94.91 14.84.83 34.74.76 65 516716790908208201801806 6165165135135825825180180表表 2 2:试验结果比较试验结果比较减减序序号号少水少水泥用泥用量量0 00 06 63 36 63 39 93 31 103031 11313实实际用际用水量水量1 168681 158581 155551 158581 150501 14545和易性和易性1 1泌泌水率水率小时小时坍坍损损较差较差5.5.8 82.2.2 25.5.0 01.1.5 51.1.2 21.1.0 0
24、4 45 53 35 53 30 03 30 02 25 52 20 0天天7 72 28 8 天天6 60 0 天天(Mpa)(Mpa)(Mpa)(Mpa)(Mpa)(Mpa)2 26.36.32 23.53.52 24.14.12 24.84.82 25.25.22 24.04.03 35.45.43 35.25.23 38.38.33 35.65.63 36.56.53 36.06.03 38.68.64 40.10.14 43.23.24 42.92.94 44.74.74 49.79.71 1较一般较一般2 2一般一般和易性和易性较好较好和易性和易性很好很好和易性和易性很好很好和易性
25、和易性3 34 45 56 61 148481 14242较差较差骨料轻骨料轻微下沉微下沉5 5页脚内容页脚内容4.4.6 62 20 02 23.93.93 35.35.34 49.39.3K1+478K1+478K1+5888K1+5888 段左侧片石混凝土挡土墙第段左侧片石混凝土挡土墙第 1 1 部分部分综上所述,活性掺合料的增加不仅能显著降低水泥用量,还能有效的改善综上所述,活性掺合料的增加不仅能显著降低水泥用量,还能有效的改善混凝土的和易性减少混凝土泌水降低单位体积的拌合用水量。但如果掺量混凝土的和易性减少混凝土泌水降低单位体积的拌合用水量。但如果掺量太大会造成早期强度不足影响拆模,
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